BACKGROUND OF THE INVENTION
[0001] This invention relates generally to fiber-optic gyros and more specifically to the
signal processing associated with fiber-optic gyros.
[0002] Fiber-optic gyros measure rate of rotation by determining the phase difference in
light waves that propagate in opposite directions through a coil wound with optical
fiber. Light waves that propagate through the coil in the direction of rotation take
a longer time than light waves that propagate through the coil in the direction opposite
to the direction of rotation. This difference in time, measured as the phase difference
between counter-propagating light waves, is proportional to the angular velocity of
the coil.
[0003] A typical block diagram for a fiber-optic gyro is shown in Fig. 1. A light source
2 supplies a reasonably coherent light beam to the optical-fiber interferometer 4
which causes the input light beam to be split into two light beams that are fed into
opposite ends of an optical fiber configured as a coil. The light beams emerging from
opposite ends of the optical fiber are recombined into a single output light beam
that feeds into the detector 6.
[0004] The detected light intensity
I (i.e. output of the detector 6) is given by

where
Io is the peak detected light intensity and θ(
t) is the phase difference between the two beams expressed as a function of time.
[0005] The phase difference θ(
t) typically takes the form

where Φ(
t) is the phase-modulation generating function and Φ(
t)
mod2π is the phase modulation introduced by a phase modulator within the interferometer
4, τ is the propagation time through the fiber optic coil, and (φ
S + 2π
n) is the so-called Sagnac phase resulting from the rotation of the fiber-optic coil
about its axis. The integer
n (called the Sagnac fringe number or simply fringe number) is either positive or negative
and the Sagnac residual phase φ
S is constrained to the range -π ≤ φ
S < π.
[0006] The output of the detector 6 is high-pass filtered to remove the DC component, then
converted to digital form by the analog-to-digital converter 8, and finally processed
in the digital processor 10 to yield at the output a measure of the rate and angle
of rotation of the interferometer 4. In addition, the digital processor 10 generates
a phase-modulation generating function Φ(
t), the modulo-2π portion of which is converted to analog form by the digital-to-analog
converter 12 and supplied to the phase modulator in the interferometer 4.
[0007] The phase-modulation generating function Φ(
t) typically consists of a number of phase-modulation components among which are Φ
SE(
t) and Φ
M(
t). The phase- modulation component Φ
SE(
t) is typically a stepped waveform with steps that change in height by -φ
SE at τ intervals where φ
SE is an estimate of φ
S. Thus, the Φ
SE(
t) modulation cancels in large part φ
S. The accurate measurement of the uncancelled portion of the Sagnac residual phase
φ
S is of great importance in that it is the quantity that is used in refining the estimate
of the Sagnac phase and generating the Φ
SE(
t) phase-modulation component.
[0008] The accurate measurement of the uncancelled portion of the Sagnac residual phase
is greatly facilitated by choosing the Φ
M(
t) phase-modulation component such that [Φ
M(
t)- Φ
M(
t-τ)] is equal to
jφM where the permitted values of
j are the values -1 and 1 and φ
M is a predetermined positive phase angle somewhere in the vicinity of π/2 radians
where the slope of the cosine function is greatest. This effect can be achieved, for
example, by having Φ
M(
t) be a square wave with amplitude π/2 and period 2τ.
[0009] While it might appear that the best choice for φ
M would be π/2 where the slope of the cosine function is greatest, it has been shown
that values between π/2 and π provide better noise performance.
[0010] The Φ
M(
t) modulation can also be a stepped function wherein the phase increases or decreases
at
τ intervals by φ
M. Under these circumstances,

where
k is an integer which maintains the Φ
M(
t) modulation between 0 and 2π.
[0011] Substituting these expressions in equation (2), we obtain

[0012] The equation above is the ideal phase difference equation, where φ
S - φ
SE = 0. For fiber-optic closed-loop calculation, two control parameters are inserted
into the phase difference equation with the following result:

The rebalance phase error ε is given by

and the phase modulator scale factor error δ/π is given by

where φ
X is the change in light phase caused by a phase modulation step intended to produce
a change of
X radians. Note that if
φX were correct and equal to
X, then δ would be equal to zero.
[0013] The parameters φ
SE and φ
X (for a particular
X) are driven by control loops to force two demodulation signals to zero. The first
demodulation signal
DMOD1 is given by

and the second demodulation signal
DMOD2 is given by

where
Pkj is the probability of occurrence of each state,
Dkj is the scale factor demodulation polarity,
Ikj is the amplitude of the signal that results from the high-pass filtering of the output
signal from detector 6 which may be a function of
k and
j, and
l is the average of
Ikj expressed in units of

sin φ
M.
[0014] The DC bias parameter
l is driven by a third control loop to force a third demodulation signal to zero. The
third demodulation signal
DMOD3 is given by

[0015] Fiber optic gyros generally employ broadband light sources in order to avoid polarization
cross-coupling effects as the light propagates through the fiber. As a result, however,
coherence is lost as non-reciprocal phase shifts between the clockwise and counter-clockwise
beams are introduced. This leads to the "fringe visibility effect" whereby the interference
pattern between the two beams loses contrast as the difference in optical paths increases.
[0016] In an interferometric fiber-optic gyro (IFOG), a phase shift is generated between
counter-propagating beams in proportion to the applied angular rate. The Sagnac scale
factor relates the phase shift to the rate. A typical Sagnac scale factor for a gyro
used in navigation is 3 to 20 µrad/(deg/hr). The phase shift between the two beams
in an IFOG is used to estimate the angular rate (assuming a calibrated Sagnac scale
factor). However, the interferometer operates on a modulo 2π basis. That is, φ+2
nπ cannot be distinguished from φ if
n is an integer. For a Sagnac scale factor of 3.5 µrad/(deg/hr), 2π radians corresponds
to approximately 500 deg/s.
[0017] Usually, the IF0G is used in applications where the initial angular rate is close
to zero and then builds up to larger values. As long as the phase shift is continuously
tracked from turn-on, the total phase including multiples of 2π can be estimated to
yield actual angular rate. However, in certain applications, the gyro can be powered
up in the presence of significant angular rate that will cause the initial condition
to be incorrect. For example, if a gyro is powered up at a time it is spinning at
500 deg/s, it will appear that the phase shift is close to zero and the measured rate
will be estimated to be near zero.
[0018] Up to now there has been no means for establishing the initial multiple of 2π (i.e.
the fringe number) that was captured. The fringe visibility effect, which causes errors
in the measurement of gyro phase, provides such a means.
[0019] US-A-4 969 017 pertains to a device for the measurement, in a wide range, of a non-reciprocal
phase shift generated in a ring interferometer, to a measuring method and, chiefly,
to an optic fiber gyrometer. It also concerns a method of measurement, notably a method
for the measurement of rotation speed. The disclosure concerns an improvement in a
measuring device comprising a phase modulation device enabling the phase to be automatically
locked to an interference fringe of the device. The improvement lies mainly in the
fact that the light source emits, in the ring, several light frequencies so as to
make it possible to remove uncertainty on the order (0, π, 2π, etc.) of the interference
fringe on which the automatic control is achieved. The disclosure can be applied notably
to the making of devices for the measurement of angular speeds. The disclosure can
be aplied chiefly to the making of optic fiber gyrometers. This is an example of a
completely different approach to determining fringe number and describes a fiber-optic
gyro wherein the light source is frequency modulated thereby producing at least two
light frequencies, the fringe number being determined essentially by driving the fiber-optic
loop simultaneously with two or more different light frequencies. This approach does
not involve the fringe visibility effect and is completely different from the approach
described in the present application.
BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
[0020] The invention is a method and apparatus for determining the fringe number for a fiber-optic
gyro. The fiber-optic gyro comprises a light source feeding an interferometer that
in turn feeds a detector. The detector output signal is a function of the fringe number
and a plurality of controllable parameters. The method comprises the steps of (1)
determining the values of the controllable parameters and (2) extracting the fringe
number from the detector output signal utilizing the values of the controllable parameters.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0021]
FIG. 1 is a block diagram of a fiber-optic gyro and associated control loop.
DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0022] The fringe visibility effect in an IFOG results from the loss of interferometer fringe
contrast as the interferometer phase grows. For modulation values that are odd multiples
π/2, the fringe visibility effect vanishes. However, with overmodulation, the fringe
visibility effect does cause errors that must be corrected if the greatest possible
measurement accuracy is to be achieved.
[0023] It can be shown that given a broadband source, equation (1) becomes (ignoring powers
of θ-squared greater than one)

While this equation is an approximation, it holds relatively well for typical fiber-optic
gyro sources whose line-widths are on the order of 1% of the wavelength.
[0024] With φ
M equal to an odd-integer multiple of π/2 radians, the fringe visibility error vanishes
because cosθ equals zero. For other values of φ
M in a closed-loop fiber-optic gyro operating within the confines of a single fringe
(-π ≤ φ
S < π) the effect manifests itself as a bias error that is rate-dependent and normally
appears as a simple scale-factor miscalibration. However, for multiple fringe operation
(
n > 1), the effect manifests itself as a bias error which is a function of phase shift
within a fringe. Multiple-fringe operation is especially important in gyros with large
Sagnac scale factors, the Sagnac scale factor being the ratio of the Sagnac phase
to the rotation rate of the fiber-optic gyro.
[0025] The error in the detected light intensity
I from detector 6 resulting from fringe visibility can be calculated in the following
way. Using equations (4) and (11), we can obtain the intensity error due to fringe
visibility for a fiber-optic gyro operating with a modulation amplitude φ
M.

where we have dropped second-order terms. The quantity
Qnkj is given by the expression

where

and

The symbol
Qav denotes the average detected light intensity level shift in units of

sin φ
M of the output signal from detector 6 signal prior to the high-pass filtering.
[0026] In order to constrain [Φ
M(
t)]
mod2π to the range from 0 to a value less than 2π,
k must satisfy the following relationship:

where


Combining equations (5), (11) and (12), we obtain

[0027] The quantity (
I - DC intensity) in equation (19) corresponds to the amplitude of the signal that
results from the high-pass filtering of the output signal from detector 6. Denoting
the quantity (
I - DC intensity) by
Inkj we obtain

where the light intensity
Inkj is expressed in units of

sin φ
M. The quantity
I denotes the average detected light-intensity level shift in units

sinφ
M that results from the analog-to-digital conversion process performed by analog-to-digital
converter 8. It can be shown that if the gyro loops described by equations (8), (9),
and (10) are satisfied, the total detected light intensity will be a function of the
modulation point defined by
j and
k.
[0028] The fiber-optic gyro operates in states Z, A, B, C, D, and E which are identified
by corresponding (
k,j) values. It follows from equation (20):

where we have replaced
Inkj in each equation by a symbol identifying the associated state.
[0029] The fiber-optic gyro operates in three zones defined as follows:
Zone 1: -φM ≤ φS ≤ φM
Zone 2: -π ≤ φS < -φM
Zone 3: φM < φS < π
[0030] With closed-loop random overmodulation, the gyro can be modulated to any one of four
states within the zone of operation. In zone 1, the available states are A, B, C,
and D. In zone 2, the available states are B, C, D, and E. In zone 3, the available
states are Z, A, B, and C. The probability of occurrence of a given state depends
on the actual phase shift of operation.
[0031] In a closed-loop IFOG mechanization three control loops operate continuously in order
to maintain the gyro control points at the chosen values. The first control loop,
in the absence of the fringe visibility effect, maintains a controllable phase φ
SE of the interferometer output light beam equal to the Sagnac residual phase. As a
result, the controllable phase becomes an estimate of the Sagnac residual phase. The
presence of the fringe visibility effect results in the estimate of the Sagnac residual
phase being offset by ε from the Sagnac residual phase.
[0032] A second control loop, in the absence of the fringe visibility effect, maintains
the light phase change commanded of the interferometer phase modulator equal to the
phase change produced by the phase modulator. The presence of the fringe visibility
effect results in the phase change produced by the phase modulator being greater than
the phase change commanded by the factor (1+δ/π).
[0033] The third control loop, in the absence of the fringe visibility effect, maintains
the average value of the high-pass filtered output signal from detector 6 at zero.
The bias
l
sinφ
M is a result of the offset introduced by the analog-to-digital converter 8.
[0034] Each of the control loops involves a demodulation process which results in a demodulation
signal. There are three such demodulation signals:
DMOD1 associated with the first control loop;
DMOD2 associated with the second control loop; and
DMOD3 associated with the third control loop. The control parameters ε, δ, and
l are adjusted by the control loops to null out the demodulation signals
DMOD1,
DMOD2, and
DMOD3 simultaneously. In the absence of the fringe visibility effect, the three control
parameters ε, δ, and
l are sufficient to null out the three demodulation signals because of the symmetry
of the interferometer cosine fimction. However, due to the asymmetries introduced
for all but the zeroth fringe by the fringe visibility effect, the three control parameters
are not sufficient, in the presence of the fringe visibility effect, to simultaneously
null out the signals in all four modulation states on higher fringes even though the
statistical averages of
DMOD1,
DMOD2, and
DMOD3 can still be driven to zero.
[0035] This effect can be used to determine the actual fringe number of operation. An additional
demodulation signal
DMOD4 is used to measure the left-over signals in the interferometer output and this value
is processed to determine the fringe number.
[0036] The equations for four demodulation signals
DMOD1,
DMOD2,
DMOD3, and
DMOD4 are shown below for the three zones. The first three demodulation signals follow
from equations (8), (9), and (10). The fourth demodulation signal
DMOD4 provides the means for determining the fringe number
n.



The symbols
z, a, b, c, d, and
e stand for the probabilities of occurrence of modulation states Z, A, B, C, D, and
E respectively. The probabilities can be determined by counting the occurrences of
each state over a period of time.
[0037] The fringe number
n is determined in the following way. The zone number is determined from φ
SE, which is very nearly equal to φ
S. Given the zone number, one of the equation sets (22), (23), and (24) is selected.
The quantities
DMOD1,
DMOD2, and
DMOD3, which are maintained at zero by the control loops, are set equal to zero and the
equations in which they appear are solved for
ε(
n), δ(
n), and
l(
n) for a specified set of
n values by using standard numerical inversion methods for systems of linear equations.
Typically, the set of
n values will be limited to a small number. For example, given a fiber-optic gyro with
a Sagnac scale factor (i.e. ratio of the phase difference between the counter propagating
light beams to the rotation rate of the fiber-optic gyro) of 3.5 µrad/(deg/hr) and
a rate range of ±1000 deg/s, the possible fringe numbers are -2, -1, 0, 1, and 2.
The value of
DMOD4(
n) is then computed using the values for
ε(
n), δ(
n), and
l(
n), substituting in the appropriate
DMOD4 equation in equation sets (22), (23), and (24) using the particular values defined
in equation (21). The value of
DMOD4 is measured and compared with computed values of
DMOD4(
n).
The n value corresponding to the
DMOD4(
n) that is closest to the measured value of
DMOD4 is determined to be the fringe number.
[0038] This procedure can also be used on a continuous basis for self-test purposes to make
sure that the interferometer did not "jump" fringes as a result of an error or transient.
[0039] Alternatively, it is possible to determine analytic forms for the predicted
DMOD4 as a function of
n and avoid the matrix inversions necessary to solve the simultaneous equations. For
example, in zone 1 for a modulation depth of 0.875, the analytic solution for
DMOD4(
n) is

[0040] Where φ
SE is the Sagnac residual phase estimate which can be extracted from the first control
loop initialized to the zeroth fringe.
1. A method for determining the fringe number for a fiber-optic gyro, the fiber-optic
gyro comprising a light source feeding an interferometer wherein two light beams propagate
in opposite directions, the interferometer feeding a detector, the detector output
signal being a function of the fringe number and a plurality of controllable parameters,
the method comprising the steps:
(a) determining the values of the controllable parameters;
(b) extracting the fringe number from the detector output signal utilizing the fringe
visibility effect and the values of the controllable parameters, the detector output
signal in the absence of the fringe visibility effect being proportional to (1+cos
θ) where θ is the difference in phase of the two light beams, the fringe visibility
effect being manifested by the cos θ term in the expression (1-cos θ) being multiplied
by a power series in θ squared.
2. The method of claim 1 wherein step (a) comprises the steps:
(a1) transforming the detector output signal into a plurality of demodulation signals;
(a2) determining the values of the controllable parameters for which each of the plurality
of demodulation signals has a predetermined value.
3. The methodof claim 1 wherein step (b) comprises the steps:
(b1) transforming the detector output signal into a demodulation signal;
(b2) determining the measured value of the demodulation signal for the values of the
controllable parameters.
4. The method of claim 1 wherein step (b) comprises the steps:
(b1) transforming the detector output signal into a demodulation signal;
(b2) determining the calculated value of a mathematical representation of the demodulation
signal for each of a plurality of trial fringe numbers using the values of the controllable
parameters.
5. The method of claim 1 wherein step (b) comprises the steps:
(b1) transforming the detector output signal into a demodulation signal;
(b2) determining the measured value of the demodulation signal for the values of the
controllable parameters;
(b3) determining the calculated value of a mathematical representation of the demodulation
signal for each of a plurality of trial fringe numbers using the values of the controllable
parameters.
6. The method of claim 5 wherein step (b) comprises the step:
(b4) determining the fringe number by comparing the measured value of the demodulation
signal with the calculated values of the mathematical representation of the demodulation
signals.
7. The methodof claim 1 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n,
k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,
j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, step (a) comprising the following steps:
(a1) determining the zone of operation;
(a2) causing each demodulation signal DMODp=ΣPkjCpkjFnkj to equal a predetermined value Ap, p taking on the values 1, 2, and 3, Pkj being the probability of occurrence of state (k, j), Cpkj being numerical coefficients, the summation being over the states associated with
the zone in which the fiber-optic gyro is operating;
(a3) obtaining values of ε, δ, and l by solving the equations ΣPkjCpkjFnkj=Ap for p equal to 1, 2, and 3 utilizing measured values for Fnkj, the summation being over the states associated with the zone of operation.
8. The method of claim 1 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n,
k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,
j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, step (b) comprising the following steps:
(b1) determining the zone of operation;
(b2) obtaining a measured value for demodulation signal DMOD4=ΣPkjC4kjFnkj utilizing measured values for Fnkj, Pkj being the probability of occurrence of state (k, j), C4kj being numerical coefficients.
9. The method of claim 1 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n,
k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, step (b) comprising the following steps:
(b1) determining the zone of operation;
(b2) obtaining calculated values for demodulation signal DMOD4=ΣPkjC4kjFnkj for each of a plurality of trial values of n utilizing calculated values for Fnkj, Pkj being the probability of occurrence of state (k,j), C4kj being numerical coefficients.
10. The method of claim 1 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n,
k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,
j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, step (b) comprising the following steps:
(b1) determining the zone of operation;
(b2) obtaining a measured value for demodulation signal DMOD4=ΣPkjC4kjFnkj utilizing measured values for Fnkj, Pkj being the probability of occurrence of state (k, j), C4kj being numerical coefficients;
(b3) obtaining calculated values for demodulation signal DMOD4=ΣPkjC4kjFnkj for each of a plurality of trial values of n utilizing calculated values for Fnkj.
11. The method of claim 10 wherein step (b) comprising the following step:
(b4) identifying the trial value of n associated with the calculated value of the demodulation signal DMOD4 that is closest to the measured value of the demodulation signal DMOD4, the identified trial value of n being the fringe number.
12. An apparatus for determining the fringe number for a fiber-optic gyro, the fiber-optic
gyro comprising a light source feeding an interferometer wherein two light beams propagate
in opposite directions, the interferometer feeding a detector, the detector output
signal being a function of the fringe number and a plurality of controllable parameters,
the apparatus comprising:
(a) a means for determining the values of the controllable parameters;
(b) a means for extracting the fringe number from the detector output signal utilizing
the fringe visibility effect and the values of the controllable parameters, the detector
output signal in the absence of the fringe visibility effect being proportional to
(1+cos θ) where is the difference in phase of the two light beams, the fringe visibility
effect being manifested by the cos θ tenn in the expression (1+cos θ) being multiplied
by a power series in θ squared.
13. The apparatus of claim 12 wherein means (a) comprises:
(a1) a plurality of demodulators that transform the detector output signal into a
plurality of demodulation signals;
(a2) a plurality of control loops that force each of the plurality of demodulation
signals to have a predetermined value by adjusting the values of the controllable
parameters;
(a3) a processor that utilizes the predetermined values of the plurality of demodulation
signals to obtain values for the controllable parameters.
14. The apparatus of claim 12 wherein means (b) comprises:
(b1) a demodulator that transforms the detector output signal into a demodulation
signal;
(b2) a memory wherein the measured value of the demodulation signal is stored.
15. The apparatus of claim 12 wherein means (b) comprises:
(b1) a demodulator that transforms the detector output signal into a demodulation
signal;
(b2) a processor that determines the calculated values of a mathematical representation
of the demodulation signal for each of a plurality of trial fringe numbers using the
values of the controllable parameters.
16. The apparatus of claim 12 wherein means (b) comprises:
(b1) a demodulator that transforms the detector output signal into a demodulation
signal;
(b2) a memory wherein the measured value of the demodulation signal is stored;
(b3) a processor that determines the calculated values of a mathematical representation
of the demodulation signal for each of a plurality of trial fringe numbers using the
values of the controllable parameters.
17. The apparatus of claim 16 wherein means (b) comprises:
(b4) a processor that equates the fringe number to the trial fringe number associated
with the calculated value of the mathematical representation of the demodulation signal
that is closest to the measured value of the demodulation signal.
18. The apparatus of claim 12 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n,
k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, means (a) comprising:
(a1) a plurality of demodulators that transform the detector output signal into a
plurality of demodulation signals DMODp,p taking on the values 1, 2, and 3;
(a2) a plurality of control loops that force each of the plurality of demodulation
signals DMODp to have a predetermined value Ap by adjusting the values of the controllable parameters.
19. The apparatus of claim 12 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n,
k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, means (a) comprising:
(a1) a processor that determines the zone of operation;
(a2) a processor that obtains values of ε, δ, and l by solving the equations ΣPkjCpkjFnkj = Ap for p equal to 1, 2, and 3 utilizing measured values for Fnkj, the quantities Ap being predetermined constants, Pkj being the probability of occurrence of state (k, j), Cpkj being numerical coefficients, the summation being over the states associated with
the zone in which the fiber-optic gyro is operating.
20. The apparatus of claim 12 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n,
k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, means (b) comprising:
(b1) a demodulator that transforms the detector output signal into a demodulation
signal DMOD4;
(b2) a memory wherein the measured value of DMOD4 is stored.
21. The apparatus of claim 12 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n, k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, means (b) comprising:
(b1) a processor that determines the zone of operation;
(b2) a processor that obtains calculated values for demodulation signal DMOD4=ΣPkjC4kjFnkj for each of a plurality of trial values of n utilizing calculated values for Fnkj, Pkj being the probability of occurrence of state (k,j), C4kj being numerical coefficients.
22. The apparatus of claim 12 wherein the detector output signal
Fnkj is a function of
n, k, and
j, the fringe number being denoted by
n, the index
k taking on the values -1, 0, and +1, the index
j taking on the values -1 and +1, an index pair (
k,j) denoting a state in which the fiber-optic gyro operates, a zone of operation for
the fiber-optic gyro being associated with a plurality of states (
k,
j),
Fnkj also being a function of three controllable parameters ε, δ, and
l, means (b) comprising:
(b1) a demodulator that transforms the detector output signal into a demodulation
signal DMOD4;
(b2) a memory wherein the measured value of DMOD4 is stored;
(b3) a processor that determines the zone of operation;
(b4) a processor that obtains calculated values for demodulation signal DMOD4=ΣPkC4kjFnkj for each of a plurality of trial values of n utilizing calculated values for Fnkj, Pkj being the probability of occurrence of state (k, j), C4kj being numerical coefficients.
23. The apparatus of claim 22 wherein means (b) comprise: (b5) a processor that identifies
the trial value of n associated with the calculated value of the demodulation signal DMOD4 that is closest to the measured value of the demodulation signal DMOD4, the identified trial value of n being the fringe number.
1. Verfahren zum Bestimmen der Streifen- oder Fringe-Zahl für einen faseroptischen Kreisel,
wobei der faseroptische Kreisel eine Lichtquelle aufweist, die ein Interferometer
speist, wobei zwei Lichtstrahlen in entgegengesetzte Richtungen laufen, wobei das
Interferometer einen Detektor speist, wobei das Detektorausgangssignal eine Funktion
der Streifen- oder Fringe-Zahl und einer Vielzahl steuerbarer Parameter ist, wobei
das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
(a) Bestimmen der Werte der steuerbaren Parameter;
(b) Herausziehen oder Extrahieren der Streifen- oder Fringe-Zahl aus dem Detektorausgabesignal
unter Verwendung des Streifensichtbarkeitseffekts und der Werte der steuerbaren Parameter,
wobei das Detektorausgangssignal bei Abwesenheit des Streifensichtbarkeitseffekts
proportional ist zu (1+cos θ), wobei θ die Phasendifferenz der zwei Lichtstrahlen
ist, wobei der Streifensichtbarkeitseffekt manifestiert ist durch den cos θ-Term in
dem Ausdruck (1+cos θ) multipliziert mit einer Potenzreihe von θ im Quadrat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (a) die folgenden Schritte aufweist:
(a1) Umwandeln des Detektorausgangssignals in eine Vielzahl von Demodulationssignalen;
(a2) Bestimmen der steuerbaren Parameter, für die jede der Vielzahl von Demodulationssignalen
einen vorbestimmten Wert besitzt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt (b) die folgenden Schritte aufweist:
(b1) Umwandeln des Detektorausgangssignals in ein Demodulationssignal;
(b2) Bestimmen des gemessenen Werts des Demodulationssignals für die Werte der steuerbaren
Parameter.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt (b) die folgenden Schritte aufweist:
(b1) Umwandeln des Detektorausgangssignals in ein Demodulationssignal;
(b2) Bestimmen des berechneten Werts einer mathematischen Darstellung des Demodulationssignals
für jede einer Vielzahl von Versuchs-Streifenzahlen unter Verwendung der Werte der
steuerbaren Parameter.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt (b) die folgenden Schritte aufweist:
(b1) Umwandeln des Detektorausgangssignals in ein Demodulationssignal;
(b2) Bestimmen des gemessenen Werts des Demodulationssignals für die Werte der steuerbaren
Parameter;
(b3) Bestimmen des berechneten Werts einer mathematischen Darstellung des Demodulationssignals
für jede aus einer Vielzahl von Versuchs-Streifenzahlen unter Verwendung der Werte
der steuerbaren Parameter.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Schritt (b) den folgenden Schritt aufweist:
(b4) Bestimmen der Streifen- oder Fringe-Zahl durch Vergleichen des gemessenen Werts
des Demodulationssignals mit den berechneten Werten der mathematischen Darstellung
des Demodulationssignals.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index
j die Werte -1 und +1 einnimmt, wobei ein Indexpaar
(k, j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen
(k, j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei der Schritt
(a) die folgenden Schritte aufweist:
(a1) Bestimmen des Betriebsbereichs;
(a2) Bewirken, dass jedes Demodulationssignal DMODp = ΣPkjCpkjFnkj gleich einem vorbestimmten Wert Ap ist, wobei p die Werte 1, 2 und 3 annimmt, wobei Pkj die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Zustands (k, j) ist, wobei Cpkj numerische Koeffizienten sind, wobei die Summierung über die Zustände hinweg erfolgt,
die mit dem Bereich assoziiert sind, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet;
(a3) Erhalten von Werten für ε, δ und ℓ durch Lösen der Gleichungen ΣPkjCpkjFnkj = Ap für p gleich 1, 2 und 3, unter Verwendung gemessener Werte für Fnkj, wobei die Summierung über die Zustände erfolgt, die mit dem Betriebsbereich assoziiert
sind.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index
j die Werte -1 und +1 einnimmt, wobei ein Indexpaar (
k,
j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen
(k, j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei der Schritt
(b) die folgenden Schritte aufweist:
(b1) Bestimmen des Betriebsbereichs;
(b2) Erhalten eines gemessenen Werts für das Demodulationssignal DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj unter Verwendung gemessener Werte für Fnkj, wobei Pkj die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Zustands (k, j) ist, und wobei C4kj numerische Koeffizienten sind.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index
j die Werte -1 und +1 einnimmt, wobei ein Indexpaar (
k,
j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen (
k,
j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei der Schritt
(b) die folgenden Schritte aufweist:
(b1) Bestimmen des Betriebsbereichs;
(b2) Erhalten berechneter Werte für das Demodulationssignal DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj für jeden einer Vielzahl von Versuchswerten für n unter Verwendung berechneter Werte für Fnkj, wobei Pkj die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Zustands (k, j) ist, und wobei C4kj numerische Koeffizienten sind.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index
j die Werte -1 und +1 einnimmt, wobei ein Indexpaar (
k,
j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen
(k, j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei der Schritt
(b) die folgenden Schritte aufweist:
(b1) Bestimmen des Betriebsbereichs;
(b2) Erhalten eines gemessenen Werts für das Demodulationssignal DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj unter Verwendung gemessener Werte für Fnkj, wobei Pkj die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Zustands (k, j) ist, und wobei C4kj numerische Koeffizienten sind;
(b3) Erhalten berechneter Werte für das Demodulationssignal DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj für jeden einer Vielzahl von Versuchswerten für n unter Verwendung berechneter Werte für Fnkj.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Schritt (b) den folgenden Schritt aufweist:
(b4) Identifizieren des Versuchswerts von n, welcher mit dem berechneten Wert des Demodulationssignals DMOD4 assoziiert ist, welcher am nächsten zu dem gemessenen Wert des Demodulationssignals
DMOD4 ist, wobei der identifizierte Versuchswert von n die Streifen- oder Fringe-Zahl ist.
12. Vorrichtung zum Bestimmen der Streifen- oder Fringe-Zahl für einen faseroptischen
Kreisel, wobei der faseroptische Kreisel eine Lichtquelle aufweist, die ein Interferometer
speist, wobei zwei Lichtstrahlen in entgegengesetzte Richtungen laufen, wobei das
Interferometer einen Detektor speist, wobei das Detektorausgangssignal eine Funktion
der Streifen- oder Fringe-Zahl und einer Vielzahl steuerbarer Parameter ist, wobei
die Vorrichtung Folgendes aufweist:
(a) Mittel zum Bestimmen der Werte der steuerbaren Parameter;
(b) Mittel zum Herausziehen oder Extrahieren der Streifen- oder Fringe-Zahl aus dem
Detektorausgabesignal unter Verwendung des Streifensichtbarkeitseffekts und der Werte
der steuerbaren Parameter, wobei das Detektorausgangssignal bei Abwesenheit des Streifensichtbarkeitseffekts
proportional ist zu (1+cos θ), wobei θ die Phasendifferenz der zwei Lichtstrahlen
ist, wobei der Streifensichtbarkeitseffekt manifestiert ist durch den cos θ-Term in
dem Ausdruck (1+cos θ) multipliziert mit einer Potenzreihe von θ im Quadrat.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Mittel (a) Folgendes aufweisen:
(a1) eine Vielzahl von Demodulatoren, die das Detektorausgangssignal in eine Vielzahl
von Demodulationssignalen umwandeln;
(a2) eine Vielzahl von Steuerschleifen, die erzwingen, dass jedes der Vielzahl von
Demodulationssignalen einen vorbestimmten Wert besitzt, und zwar durch Anpassen oder
Einstellen der Werte der steuerbaren Parameter;
(a3) einen Prozessor, der die vorbestimmten Werte der Vielzahl von Demodulationssignalen
verwendet, um Werte für die steuerbaren Parameter zu erhalten.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Mittel (b) Folgendes aufweisen:
(b1) einen Demodulator, der das Detektorausgangssignal in ein Demodulationssignal
umwandelt;
(b2) einen Speicher, in dem der gemessene Wert des Demodulationssignals gespeichert
wird.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Mittel (b) Folgendes aufweisen:
(b1) einen Demodulator, der das Detektorausgangssignal in ein Demodulationssignal
umwandelt;
(b2) einen Prozessor, der die berechneten Werte einer mathematischen Darstellung des
Demodulationssignals für jede einer Vielzahl von Versuchs-Streifenzahlen bestimmt
unter Verwendung der Werte der steuerbaren Parameter.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Mittel (b) Folgendes aufweisen:
(b1) einen Demodulator, der das Detektorausgangssignal in ein Demodulationssignal
umwandelt;
(b2) einen Speicher, in dem der gemessene Wert des Demodulationssignals gespeichert
wird;
(b3) einen Prozessor, der die berechneten Werte einer mathematischen Darstellung des
Demodulationssignals für jede einer Anzahl von Versuchs-Streifenzahlen bestimmt unter
Verwendung der Werte der steuerbaren Parameter.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Mittel (b) Folgendes aufweisen:
(b4) einen Prozessor, der die Streifen- oder Fringe-Zahl mit der Versuchs-Streifenzahl
gleichsetzt, die mit dem berechneten Wert der mathematischen Darstellung des Demodulationssignals
assoziiert ist, welcher dem gemessenen Wert des Demodulationssignals am nächsten kommt.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index j die Werte -1 und +1 einnimmt,
wobei ein Indexpaar
(k, j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen
(k, j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei die Mittel
(a) Folgendes aufweisen:
(a1) eine Vielzahl von Demodulatoren, die das Detektorausgangssignal in eine Vielzahl
von Demodulationssignalen DMODp umwandeln, wobei p die Werte 1, 2 und 3 annimmt;
(a2) eine Vielzahl von Steuerschleifen, die erzwingen, dass jede der Vielzahl von
Demodulationssignalen DMODp einen vorbestimmten Wert Ap besitzt, und zwar durch Einstellen bzw. Anpassen der Werte der steuerbaren Parameter.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index
j die Werte -1 und +1 einnimmt, wobei ein Indexpaar (
k,
j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen (
k,
j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei die Mittel
(a) Folgendes aufweisen:
(a1) einen Prozessor, der den Betriebsbereich bestimmt;
(a2) einen Prozessor, der Werte für ε, δ und ℓ erhält durch Lösen der Gleichungen
ΣPkjCpkjFnkj = Ap für p gleich 1, 2 und 3 unter Verwendung gemessener Werte für Fnkj, wobei die Größen Ap vorbestimmte Konstanten sind, wobei Pkj die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Zustands (k, j) ist, wobei Cpkj numerische Koeffizienten sind und wobei die Summierung über die Zustände erfolgt,
die mit dem Bereich assoziiert sind, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index
j die Werte -1 und +1 einnimmt, wobei ein Indexpaar (
k,
j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen (
k, j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei die Mittel
(b) Folgendes aufweisen:
(b1) einen Demodulator, der das Detektorausgangssignal in ein Demodulationssignal
DMOD4 umwandelt;
(b2) einen Speicher, in dem der gemessene Wert von DMOD4 gespeichert wird.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index
j die Werte -1 und +1 einnimmt, wobei ein Indexpaar (
k,
j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen (
k, j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei die Mittel
(b) Folgendes aufweisen:
(b1) einen Prozessor, der den Betriebsbereich bestimmt;
(b2) einen Prozessor, der berechnete Werte für das Demodulationssignal DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj für jede einer Vielzahl von Versuchswerten von n erhält unter Verwendung berechneter Werte für Fnkj, wobei Pkj die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Zustands (k, j) ist, und wobei C4kj numerische Koeffizienten sind.
22. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das Detektorausgangssignal
Fnkj eine Funktion ist von
n,
k und
j, wobei die Streifen- oder Fringe-Zahl durch
n bezeichnet ist, wobei der Index
k die Werte -1, 0 und +1 einnimmt, wobei der Index
j die Werte -1 und +1 einnimmt, wobei ein Indexpaar (
k,
j) einen Zustand bezeichnet, in dem der faseroptische Kreisel arbeitet, wobei ein Arbeitsbereich
für den faseroptischen Kreisel mit einer Vielzahl von Zuständen (
k,
j) assoziiert ist, wobei
Fnkj auch eine Funktion von drei steuerbaren Parametern ε, δ und ℓ ist, wobei die Mittel
(b) Folgendes aufweisen:
(b1) einen Demodulator, der das Detektorausgangssignal in ein Demodulationssignal
DMOD4 umwandelt;
(b2) einen Speicher, in dem der gemessene Wert von DMOD4 gespeichert wird;
(b3) einen Prozessor, der den Betriebsbereich bestimmt;
(b4) einen Prozessor, der berechnete Werte für das Demodulationssignal DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj für jede einer Vielzahl von Versuchswerten von n erhält unter Verwendung berechneter Werte für Fnkj, wobei Pkj die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Zustands (k, j) ist, und wobei C4kj numerische Koeffizienten sind.
23. Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Mittel (b) Folgendes aufweisen:
(b5) einen Prozessor, der den Versuchswert von n identifiziert, welcher mit dem berechneten Wert des Demodulatonssignals DMOD4 assoziiert ist, der dem gemessenen Wert des Demodulationssignals DMOD4 am nächsten kommt, wobei der identifizierte Versuchswert von n die Streifen- oder Fringe-Zahl ist.
1. Procédé de détermination de l'ordre de frange pour un gyroscope à fibres optiques,
le gyroscope à fibres optiques comprenant une source lumineuse alimentant un interféromètre
dans lequel deux faisceaux lumineux se propagent en sens opposé, l'interféromètre
alimentant un détecteur, le signal de sortie du détecteur étant fonction de l'ordre
de frange et d'une pluralité de paramètres contrôlables, ce procédé comprenant les
étapes suivantes :
(a) déterminer les valeurs des paramètres contrôlables ;
(b) extraire l'ordre de frange du signal de sortie du détecteur en utilisant l'effet
de visibilité de franges et les valeurs des paramètres contrôlables, le signal de
sortie du détecteur en l'absence d'effet de visibilité de franges étant proportionnel
à (1+cosθ), où θ est la différence de phase des deux faisceaux lumineux, l'effet de
visibilité de franges se manifestant par le terme cosθ dans l'expression (1-cosθ)
multipliée par une succession de puissances de θ au carré.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (a) comprend les étapes suivantes
:
(a1) transformer le signal de sortie du détecteur en une pluralité de signaux de démodulation
; et
(a2) déterminer les valeurs des paramètres contrôlables pour lesquelles chacun de
la pluralité de signaux de démodulation a une valeur prédéterminée.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (b) comprend les étapes suivantes
:
(b1) transformer le signal de sortie du détecteur en un signal de démodulation ;
(b2) déterminer la valeur mesurée du signal de démodulation pour les valeurs des paramètres
contrôlables.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (b) comprend les étapes suivantes
:
(b1) transformer le signal de sortie du détecteur en un signal de démodulation ;
(b2) déterminer la valeur calculée d'une représentation mathématique du signal de
démodulation pour chacun d'une pluralité d'ordres de frange d'essai en utilisant les
valeurs des paramètres contrôlables.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (b) comprend les étapes suivantes
:
(b1) transformer le signal de sortie du détecteur en un signal de démodulation ;
(b2) déterminer la valeur mesurée du signal de démodulation pour les valeurs des paramètres
contrôlables ;
(b3) déterminer la valeur calculée d'une représentation mathématique du signal de
démodulation pour chacun d'une pluralité d'ordres de frange d'essai en utilisant les
valeurs des paramètres contrôlables.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape (b) comprend l'étape suivante
:
(b4) déterminer l'ordre de frange en comparant la valeur mesurée du signal de démodulation
aux valeurs calculées de la représentation mathématique du signal de démodulation.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k et j, l'ordre de frange étant désigné par n, l'indice k
prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, une
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également une fonction des trois paramètres contrôlables ε, δ, et l, l'étape
(a) comprenant les étapes suivantes :
(a1) déterminer la zone de fonctionnement ;
(a2) amener chaque signal de démodulation DMODp = ΣPkjCpkjFnkj à être égal à une valeur prédéterminée Ap, p prenant les valeurs 1, 2 et 3, Pkj étant la probabilité de survenance de l'état (k,j), Cpkj étant des coefficients numériques, la sommation se faisant sur les états associés
à la zone dans laquelle le gyroscope à fibres optiques fonctionne ;
(a3) obtenir des valeurs de ε, δ et l en résolvant les équations ΣPkjCpkjFnkj = Ap pour p égale 1, 2, et 3 en utilisant les valeurs mesurées de Fnkj, la sommation se faisant sur les états associés à la zone de fonctionnement.
8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k et j, l'ordre de frange étant désigné par n, l'indice k
prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, une
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également fonction de trois paramètres contrôlables ε, δ et l, l'étape (b)
comprenant les étapes suivantes :
(b1) déterminer la zone de fonctionnement ;
(b2) obtenir une valeur mesurée du signal de démodulation DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj, en utilisant des valeurs mesurées de Fnkj, Pkj étant la probabilité de survenance de l'état (k,j), C4kj étant des coefficients numériques.
9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k, et j, l'ordre de frange étant désigné par n, l'indice k
prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, une
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également une fonction de trois paramètres contrôlables ε, δ et l, l'étape
(b) comprenant les étapes suivantes :
(b1) déterminer la zone de fonctionnement ;
(b2) obtenir des valeurs calculées pour le signal de démodulation DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj pour chacune d'une pluralité de valeurs d'essai de n en utilisant des valeurs calculées
de Fnkj, Pkj étant la probabilité de survenance de l'état (k,j), C4kj étant des coefficients numériques.
10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k et j, le numéro de frange étant désigné par n, l'indice
k prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, la
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également fonction de trois paramètres contrôlables ε, δ et l, l'étape (b)
comprenant les étapes suivantes :
(b1) déterminer la zone de fonctionnement ;
(b2) obtenir une valeur mesurée d'un signal de démodulation DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj en utilisant les valeurs mesurées de Fnkj, Pkj étant la probabilité de survenance de l'état (k,j), C4kj étant des coefficients numériques ;
(b3) obtenir des valeurs calculées pour le signal de démodulation DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj pour chacune de plusieurs valeurs d'essai de n en utilisant des valeurs calculées
pour Fnkj.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'étape (b) comprend l'étape suivante
:
(b4) identifier la valeur d'essai de n associée à la valeur calculée du signal de
démodulation DMOD4, qui est la plus proche de la valeur mesurée du signal de démodulation
DMOD4, la valeur d'essai identifiée de n étant l'ordre de frange.
12. Appareil de détermination de l'ordre de frange pour un gyroscope à fibres optiques,
le gyroscope à fibres optiques comprenant une source lumineuse alimentant un interféromètre
dans lequel deux faisceaux lumineux se propagent en sens opposé, l'interféromètre
alimentant un détecteur, le signal de sortie du détecteur étant fonction de l'ordre
de frange et d'une pluralité de paramètres contrôlables, ce procédé comprenant les
étapes suivantes :
(a) un moyen pour déterminer les valeurs des paramètres contrôlables ;
(b) un moyen pour extraire l'ordre de frange du signal de sortie du détecteur en utilisant
l'effet de visibilité de franges et les valeurs des paramètres contrôlables, le signal
de sortie du détecteur en l'absence d'effet de visibilité de franges étant proportionnel
à (1+cosθ), où θ est la différence de phase des deux faisceaux lumineux, l'effet de
visibilité de franges se manifestant par le terme cosθ dans l'expression (1-cosθ)
multipliée par une succession de puissances de θ au carré.
13. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le moyen (a) comprend :
(a1) une pluralité de démodulateurs qui transforment le signal de sortie du détecteur
en une pluralité de signaux de démodulation ;
(a2) une pluralité de boucles de commande qui forcent chacun de la pluralité de signaux
de démodulation à avoir une valeur prédéterminée en réglant les valeurs des paramètres
contrôlables ;
(a3) un processeur qui utilise les valeurs prédéterminées de la pluralité de signaux
de démodulation pour obtenir des valeurs des paramètres contrôlables.
14. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le moyen (b) comprend :
(b1) un démodulateur qui transforme le signal de sortie du détecteur en un signal
de démodulation ;
(b2) une mémoire dans laquelle la valeur mesurée du signal de démodulation est stockée.
15. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le moyen (b) comprend :
(b1) un démodulateur qui transforme le signal de sortie du détecteur en un signal
de démodulation ;
(b2) un processeur qui détermine les valeurs calculées d'une représentation mathématique
du signal de démodulation pour chacun d'une pluralité d'ordres de frange d'essai en
utilisant les valeurs des paramètres contrôlables.
16. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le moyen (b) comprend :
(b1) un démodulateur qui transforme le signal de sortie du détecteur en un signal
de démodulation ;
(b2) une mémoire dans laquelle la valeur mesurée du signal de démodulation est stockée
;
(b3) un processeur qui détermine les valeurs calculées d'une représentation mathématique
du signal de démodulation pour chacun d'une pluralité d'ordres de frange d'essai en
utilisant les valeurs des paramètres contrôlables.
17. Appareil selon la revendication 16, dans lequel le moyen (b) comprend :
(b4) un processeur qui rend l'ordre de frange égal à un ordre de frange d'essai associé
à la valeur calculée de la représentation mathématique du signal de démodulation qui
est la plus proche de la valeur mesurée du signal de démodulation.
18. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k et j, l'ordre de frange étant désigné par n, l'indice k
prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, une
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également une fonction des trois paramètres contrôlables ε, δ, et l, le moyen
(a) comprenant :
(a1) une pluralité de démodulateurs qui transforment le signal de sortie du détecteur
en une pluralité de signaux de démodulation DMODp, p prenant les valeurs 1, 2 et 3,
(a2) une pluralité de boucles de commande qui forcent chacun de la pluralité de signaux
de démodulation DMODp à avoir une valeur prédéterminée Ap, en réglant les valeurs des paramètres contrôlables.
19. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k et j, l'ordre de frange étant désigné par n, l'indice k
prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, une
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également une fonction des trois paramètres contrôlables ε, δ, et l, le moyen
(a) comprenant :
(a1) un processeur qui détermine la zone de fonctionnement ;
(a2) un processeur qui fournit des valeurs de ε, δ et l en résolvant les équations
ΣPkjCpkjFnkj = Ap pour p égale 1, 2, et 3 en utilisant les valeurs mesurées de Fnkj, les quantités Ap étant des constantes prédéterminées, Pkj étant la probabilité de survenance de l'état (k,j), Cpkj étant des coefficients numériques, la sommation se faisant sur les états associés
à la zone dans laquelle le gyroscope à fibres optiques fonctionne.
20. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k et j, l'ordre de frange étant désigné par n, l'indice k
prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, une
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également une fonction des trois paramètres contrôlables ε, δ, et l, le moyen
(b) comprenant :
(b1) un démodulateur qui transforme le signal de sortie du détecteur en un signal
de démodulation DMOD4 ;
(b2) une mémoire dans laquelle la valeur mesurée de DMOD4 est stockée.
21. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k et j, l'ordre de frange étant désigné par n, l'indice k
prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, une
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également une fonction des trois paramètres contrôlables ε, δ, et l, le moyen
(b) comprenant :
(b1) un processeur qui détermine la zone de fonctionnement ;
(b2) un processeur qui fournit des valeurs calculées pour le signal de démodulation
DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj pour chacune d'une pluralité de valeurs d'essai de n en utilisant des valeurs calculées
de Fnkj, Pkj étant la probabilité de survenance de l'état (k,j), C4kj étant des coefficients numériques.
22. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le signal de sortie du détecteur F
nkj est une fonction de n, k et j, l'ordre de frange étant désigné par n, l'indice k
prenant les valeurs -1, 0 et +1, l'indice j prenant les valeurs -1 et +1, deux indices
(k, j) désignant un état dans lequel le gyroscope à fibres optiques fonctionne, une
zone de fonctionnement du gyroscope à fibres optiques étant associée à une pluralité
d'états (k,j), F
nkj étant également une fonction des trois paramètres contrôlables ε, δ, et l, le moyen
(b) comprenant :
(b1) un démodulateur qui transforme le signal de sortie du détecteur en un signal
de démodulation DMOD4 ;
(b2) une mémoire dans laquelle la valeur mesurée de DMOD4 est stockée.
(b3) un processeur qui détermine la zone de fonctionnement ;
(b4) un processeur qui fournit des valeurs calculées pour le signal de démodulation
DMOD4 = ΣPkjC4kjFnkj pour chacune d'une pluralité de valeurs d'essai de n en utilisant des valeurs calculées
de Fnkj, Pkj étant la probabilité de survenance de l'état (k,j), C4kj étant des coefficients numériques.
23. Appareil selon la revendication 22, dans lequel le moyen (b) comprend :
(b5) un processeur qui identifie la valeur d'essai de n associée à la valeur calculée
du signal de démodulation DMOD4, qui est la plus proche de la valeur mesurée du signal
de démodulation DMOD4, la valeur d'essai identifiée de n étant l'ordre de frange.